Con el compresor (Capítulo 7), el condensador (Capítulo 8), el evaporador (Capítulo 9), el dispositivo de expansión (Capítulo 10), el filtro deshidratador (Capítulo 11) y los accesorios del circuito (Capítulo 12) ya presentados, este capítulo cierra la Parte II reuniéndolos en una sola herramienta gráfica: el diagrama presión-entalpía, o diagrama P-h. Es el mapa que permite ver, de un solo vistazo, todo lo que le ocurre al refrigerante a lo largo del ciclo completo.

Al terminar este capítulo va a quedar claro qué representan los dos ejes del diagrama P-h, qué es la curva de saturación en este contexto, y cómo se traza sobre ella cada uno de los cuatro procesos del ciclo frigorífico, asociando cada tramo del diagrama con el componente físico que lo produce.

Qué es y para qué sirve

El diagrama presión-entalpía representa, en un mismo gráfico, la presión de un refrigerante (eje vertical) en función de su entalpía (eje horizontal) —una magnitud que expresa, en términos simples, la cantidad de energía contenida en el refrigerante en cada punto del circuito—. Cada refrigerante tiene su propio diagrama P-h, construido a partir de sus propiedades termodinámicas particulares, pero la forma general del diagrama y la lógica para leerlo son las mismas para todos.

La curva de saturación en el diagrama P-h

El diagrama tiene, en su centro, una curva con forma de campana llamada curva de saturación —análoga en concepto a la del Capítulo 4, pero ahora con la entalpía en el eje horizontal en lugar de la temperatura—. Esta campana divide al diagrama en tres zonas:

• Rama izquierda (línea de líquido saturado): refrigerante 100% líquido, en el punto exacto de comenzar a evaporarse.
• Zona interior de la campana: mezcla de líquido y vapor en proporciones variables — es la zona donde ocurre el cambio de fase.
• Rama derecha (línea de vapor saturado): refrigerante 100% vapor, en el punto exacto de comenzar a condensar.
• Fuera de la campana, a la izquierda: líquido subenfriado (más frío que su punto de ebullición a esa presión).
• Fuera de la campana, a la derecha: vapor sobrecalentado (más caliente que su punto de condensación a esa presión).

Ambas ramas se unen en un único punto en la parte superior, el punto crítico, por encima del cual el refrigerante ya no puede distinguirse como líquido o vapor separados.

El ciclo completo trazado sobre el diagrama

Con la curva de saturación como referencia, los cuatro procesos del ciclo frigorífico (Capítulo 5) se representan como cuatro tramos bien definidos, cada uno asociado al componente que lo produce:

• 1 → 2, compresión: el compresor eleva la presión del vapor (que sale del evaporador en el punto 1) y, en el proceso, también sube su entalpía: la línea sube y se desplaza levemente a la derecha, hasta el punto 2, vapor sobrecalentado a alta presión.
• 2 → 3, condensación: en el condensador, la presión permanece constante (alta) mientras el refrigerante cede calor al ambiente: la línea es horizontal y se desplaza hacia la izquierda —la entalpía disminuye— atravesando toda la campana hasta el punto 3, líquido saturado a alta presión.
• 3 → 4, expansión: en el dispositivo de expansión (capilar o válvula), la presión cae bruscamente sin que el refrigerante intercambie calor con el exterior en ese instante: la entalpía permanece prácticamente constante y la línea es vertical, hasta el punto 4, una mezcla de líquido y vapor a baja presión, ya dentro de la campana.
• 4 → 1, evaporación: en el evaporador, la presión permanece constante (baja) mientras el refrigerante absorbe calor del ambiente: la línea es horizontal hacia la derecha, atravesando el resto de la campana, hasta volver al punto 1 como vapor —con algo de sobrecalentamiento—, cerrando el ciclo.

El filtro deshidratador y los accesorios del Capítulo 12 no producen un tramo propio en el diagrama —no cambian intencionalmente la presión ni la entalpía del refrigerante—, pero su correcto funcionamiento es lo que permite que el ciclo real se acerque al ciclo ideal representado en el gráfico: un filtro obstruido, por ejemplo, introduce una caída de presión adicional no deseada entre los puntos 3 y 4 que un diagrama P-h bien interpretado puede ayudar a detectar.

Para qué le sirve esto al técnico en el campo

En el trabajo diario, un técnico no dibuja un diagrama P-h en cada intervención, pero razona con su lógica constantemente: cuando interpreta un sobrecalentamiento (Capítulo 21) está evaluando qué tan lejos está el punto 1 real de la línea de vapor saturado; cuando interpreta un subenfriamiento (Capítulo 22) está evaluando qué tan lejos está el punto 3 real de la línea de líquido saturado. Entender el diagrama completo le da sentido a esas dos mediciones, que de otro modo podrían aprenderse como fórmulas aisladas sin comprender qué representan físicamente.

Errores frecuentes

• Confundir el diagrama P-h con la curva de saturación presión-temperatura del Capítulo 4: son herramientas relacionadas, pero esta última no representa la entalpía ni permite visualizar los cuatro tramos del ciclo.
• Usar el diagrama de un refrigerante para razonar sobre otro: cada refrigerante tiene su propia curva de saturación, con su propio punto crítico y sus propios valores de entalpía.
• Pensar que el diagrama P-h es solo una herramienta «de estudio» sin aplicación en el campo, cuando en realidad describe la misma lógica que sostiene la lectura del sobrecalentamiento y el subenfriamiento en cada intervención real.

Buenas prácticas

Conviene tener presente la forma general del diagrama P-h —la campana, los cuatro tramos, dónde queda cada componente— más que memorizar valores exactos: es una herramienta para razonar sobre el ciclo, no una tabla de consulta. Los valores concretos de presión y temperatura, para el trabajo diario, los da la tabla presión-temperatura del refrigerante correspondiente (Capítulo 20).

Manual de Refrigeración Ceridono — Parte II: El circuito frigorífico. Capítulo 13 de 96 · Nivel: intermedio.